【关键词】变压器；差动保护；不平衡电流；
1 引言
电力是国民经济中的重要基础性产业，而变压器又是电力系统中的核心设备，其重要度重要度就如同汽车的发动机一样，因此变压器的安全稳定运行对于国民经济而言关系重大。而差动保护作为变压器的主保护，保证在变压器发生内部故障时快速动作跳闸，所以对变压器差动保护的动作原理进行分析和理解就更能缩短主变内部故障时的处理时间，保证电力系统的稳定运行。
2 变压器的差动保护原理分析
2.1差动保护的定义和工作原理
当变压器内部发生某些短路性故障的时候，在变压器各侧的电流互感器二次回路中将产生大相同，相位不同的短路电流，当这些短路电流的向量和即差流达到一定值时，跳开变压器各侧断路器的保护，就是变压器差动保护。
变电站主变压器的差动保护是其主保护，主要是保护变压器单相匝间、变压器绕组内部以及引出线上发生的各种短路故障。理论上来讲，正常运行及外部故障时，差动回路电流为零，而两侧的电流互感器按差接法接线，在正常和外部故障时，流入继电器的电流为两侧电流之差，其值接近为零，继电器不动作。内部故障时，流入继电器的电流为两侧电流之和，其值为短路电流，继电器动作。
2.2差动保护的作用
在变电站的主变压器差动保护装置中有速断保护、本体保护和差动保护三种，主要是在变压器发生故障的时候采取一系列的保护动作，首先是瞬间跳开高低压断路器，然后把变压器和电源隔离开，从而实现主变压器的保护，避免造成不必要的损坏。
2.3差动保护误动作的原因分析
从理论上讲，主变压器差动保护的应用基于基尔霍夫电流定律，能够在较短的时间内灵敏的切除主变压器的内部故障；在切除外部故障的时候，可靠的避免励磁涌流；此外，无论是在正常运行的情况下，还是在遇到外部故障的时候，都能够躲避不平衡电流，不会产生因过励磁而造成的误动作。然而在实际应用中，变压器正常运行时的励磁电流则会使变压器的差动保护产生不平衡的电流，当其超过允许的范畴，则会使差动保护发生误动作，比如说，在切除外部短路故障的时候，变压器突然恢复电压，就会产生大量的暂态励磁涌流，当其数值等于或是高于短路电流的时候，就必然会产生差动误动作。
鉴于此，在变电站主变压器差动保护中如何避免产生不平衡电流，减少误动作带来的不良后果，这是当前技术人员面临的一个重要技术难题。
3变压器差动保护中不平衡电流产生的原因分析
就变电站变压器的结构特性来说，当其处于正常运行的状态时，也可能产生不平衡电流，从而对差动保护造成一定的影响。下面将就变电站主变压器在正常运行时不平衡电流产生的原因进行分析。
3.1由励磁涌流产生的不平衡电流
变压器在正常运行时，它的励磁电流只流过变压器的电源测，因此，通过电流互感器反映到差动回路中就不能被平衡。但是，在变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能产生数值很大的励磁涌流，其数值可达变压器额定电流的6～8倍。励磁涌流中含有大量的非周期分量和高次谐波分量。励磁涌流的大小与合闸瞬间外加电压的相位，铁芯中剩磁的大小和方向以及铁芯的特性有关。若正好在电压最大值时合闸，则不会出现励磁涌流，而只有正常时的电流。但对于三相变压器而言，由于三相电压相位不同，无论在任何瞬间合闸，至少有两相要出现程度不同的励磁涌流。励磁涌流可分解成各次谐波，以二次谐波为主，同时在励磁涌流波形中还会出现间断角。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于励磁涌流的存在，使得变压器差动回路产生很大的不平衡电流，常常导致差动保护的误动。
3.2 变压器两侧电流相位不同产生的不平衡电流
变压器各侧绕组的连接方式不同，如双绕组变压器采用Y，d接线，三绕组变压器采用Y，y，d接线时，各侧电流相位就不同。这时，即使变压器各侧电流互感器二次电流大小能相互匹配，但不调整，相位差也会在差动回路中产生很大的不平衡电流。
3.3 电流互感器实际变比与计算变比不同产生的不平衡电流
正常运行时变压器各侧的电流大小是相等的，为了满足正常运行或外部短路时流入继电器的差回路的电流为零，则应使各侧流入继电器的电流相等，即变压器各侧电流互感器的变比应该等于变压器变比值，但实际上由于电流互感器选用的是定型产品，其变比都是标准化的，很难与通过计算得出的变比相吻合，这样就会在主变差动回路中产生不平衡电流。
3.4 改变调压档位产生的不平衡电流
有载变压器在电力系统中是极其重要的，90%以上的变电站都是使用有载调压变压器，因为需要调整电网电压时，仅需调整有载调压变压器的调压分接头即可实现，而且该种调压方式在变压器运行状态下就可实现。改变调压档位实际上就是改变变压器的变比。而差动保护已按照某一运行方式下的变压器变比调整好，当分接头改换时，就会改变变压器变比，此时，差动保护就得重新进行调整才能满足需求，但这是不可能的。因此，变压器分接头位置的改变，就会产生一个新的不平衡电流流入差动回路，它与电压调节有关，也随一次电流的增大而增大。此时不可能再用重新选择平衡线圈匝数的方法来消除这个不平衡电流，这是因为变压器的分接头是经常在改变，而差动保护的电流回路在带电时是不可能进行操作的。因此，对由此产生的不平衡电流，通常是根据具体情况提高保护动作的整定值加以克服。
3.5 变压器各侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流
电流互感器其实和变压器的特性差不多，是带有铁芯的元器件，在进行电流变换过程中需要一定的励磁电流，由于变压器各侧电流互感器的型号不同，它们的饱和特性和励磁电流（归算到同一侧）就不相同，即使各侧电流互感器变比符合要求，流入差动回路中的电流也不会为零，因此，在正常运行或者外部故障时，差动回路中也会产生不平衡电流。
4 变压器差动保护中中不平衡电流的克服措施
目前，在变压器的差动保护中，最突出的问题就是不平衡电流的产生，因此需要设备管理人员从以下方面进行解决，从而减少或是避免变压器在正常运行中产生的不平衡电流，防止误动作的发生。
4.1正确安装变压器的电流互感器
在变电站主变压器的接线方式中，可以应用常规接线和全星形接两种形式，因此，为了避免主变压器差动保护的不平衡电流的产生，相关工作人员需要严格按照设计、安装、整定、调试和验收的工作要求进行，并与设备的厂家做好技术交底工作，针对问题及时进行沟通。
4.2 做好变压器的日常管理工作
一般来说，在变压器的日常管理中，要高度注意变电站主变压器两侧差动保护装置的维护工作，比如说，定期对主变压器差动保护装置进行巡视，做好变压器一、二次设备的日常维护工作；密切关注变压器差动保护装置的各相差流变化情况，长期对其进行监视，一旦发现超过规定的差流范围，就要及时通知继电保护人员进行检查，分析问题产生的原因，并及时采取相应的解决措施，从而保证变压器的正常运行。
5结束语
根据对主变差动动作原理的分析，明确了差动保护误动的主要原因是不平衡电流的产生，再对变压器差动保护中的不平衡电流产生的原因及克服措施进行分析，为保障变压器差动保护的正确灵敏动作找到了方向。
参考文献
[1] 张全元.变电运行现场技术问答(第三版).北京：中国电力出版社，2009
[2] 王广延、吕继绍.电力系统继电保护原理与运行分析.北京：中国电力出版社，1994
论文作者:李鹏杰
论文发表刊物:《中国电业》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/24
标签：变压器论文; 电流论文; 差动论文; 不平衡论文; 回路论文; 励磁论文; 故障论文; 《中国电业》2020年第1期论文;